Send PV only for updated lines
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <cmath>
22 #include <cstring>
23 #include <fstream>
24 #include <iomanip>
25 #include <iostream>
26 #include <sstream>
27 #include <vector>
28
29 #include "book.h"
30 #include "evaluate.h"
31 #include "history.h"
32 #include "misc.h"
33 #include "move.h"
34 #include "movegen.h"
35 #include "movepick.h"
36 #include "search.h"
37 #include "timeman.h"
38 #include "thread.h"
39 #include "tt.h"
40 #include "ucioption.h"
41
42 using std::cout;
43 using std::endl;
44 using std::string;
45
46 namespace {
47
48   // Set to true to force running with one thread. Used for debugging
49   const bool FakeSplit = false;
50
51   // Different node types, used as template parameter
52   enum NodeType { Root, PV, NonPV, SplitPointPV, SplitPointNonPV };
53
54   // RootMove struct is used for moves at the root of the tree. For each root
55   // move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
56   // in the case of moves which fail low). Score is normally set at
57   // -VALUE_INFINITE for all non-pv moves.
58   struct RootMove {
59
60     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
61     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
62     // than a move m2 if it has an higher score
63     bool operator<(const RootMove& m) const { return score < m.score; }
64
65     void extract_pv_from_tt(Position& pos);
66     void insert_pv_in_tt(Position& pos);
67
68     int64_t nodes;
69     Value score;
70     Value prevScore;
71     std::vector<Move> pv;
72   };
73
74   // RootMoveList struct is mainly a std::vector of RootMove objects
75   struct RootMoveList : public std::vector<RootMove> {
76
77     void init(Position& pos, Move searchMoves[]);
78     RootMove* find(const Move& m, int startIndex = 0);
79
80     int bestMoveChanges;
81   };
82
83
84   /// Constants
85
86   // Lookup table to check if a Piece is a slider and its access function
87   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
88   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
89
90   // Step 6. Razoring
91
92   // Maximum depth for razoring
93   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
94
95   // Dynamic razoring margin based on depth
96   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
97
98   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
99   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
100
101   // Step 9. Internal iterative deepening
102
103   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
104   const Depth IIDDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 5 * ONE_PLY };
105
106   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
107   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
108   const Value IIDMargin = Value(0x100);
109
110   // Step 11. Decide the new search depth
111
112   // Extensions. Array index 0 is used for non-PV nodes, index 1 for PV nodes
113   const Depth CheckExtension[]         = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 1 };
114   const Depth PawnEndgameExtension[]   = { ONE_PLY / 1, ONE_PLY / 1 };
115   const Depth PawnPushTo7thExtension[] = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 2 };
116   const Depth PassedPawnExtension[]    = {  DEPTH_ZERO, ONE_PLY / 2 };
117
118   // Minimum depth for use of singular extension
119   const Depth SingularExtensionDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 6 * ONE_PLY };
120
121   // Step 12. Futility pruning
122
123   // Futility margin for quiescence search
124   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
125
126   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
127   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
128   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
129
130   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
131
132     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[Max(d, 1)][Min(mn, 63)]
133                            : 2 * VALUE_INFINITE;
134   }
135
136   inline int futility_move_count(Depth d) {
137
138     return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCounts[d] : MAX_MOVES;
139   }
140
141   // Step 14. Reduced search
142
143   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
144   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
145
146   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
147
148     return (Depth) Reductions[PvNode][Min(d / ONE_PLY, 63)][Min(mn, 63)];
149   }
150
151   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
152   // better than the second best move.
153   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
154
155
156   /// Namespace variables
157
158   // Root move list
159   RootMoveList Rml;
160
161   // MultiPV mode
162   int MultiPV, UCIMultiPV, MultiPVIteration;
163
164   // Time management variables
165   bool StopOnPonderhit, FirstRootMove, StopRequest, QuitRequest, AspirationFailLow;
166   TimeManager TimeMgr;
167   SearchLimits Limits;
168
169   // Log file
170   std::ofstream LogFile;
171
172   // Skill level adjustment
173   int SkillLevel;
174   bool SkillLevelEnabled;
175
176   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
177   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
178   bool SendSearchedNodes;
179   int NodesSincePoll;
180   int NodesBetweenPolls = 30000;
181
182   // History table
183   History H;
184
185
186   /// Local functions
187
188   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
189
190   template <NodeType NT>
191   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
192
193   template <NodeType NT>
194   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
195
196   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
197   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
198   Value value_to_tt(Value v, int ply);
199   Value value_from_tt(Value v, int ply);
200   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
201   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
202   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
203   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
204   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
205   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder);
206
207   int current_search_time(int set = 0);
208   string score_to_uci(Value v, Value alpha = -VALUE_INFINITE, Value beta = VALUE_INFINITE);
209   string speed_to_uci(int64_t nodes);
210   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960);
211   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value score, int time, Move pv[]);
212   string depth_to_uci(Depth depth);
213   void poll(const Position& pos);
214   void wait_for_stop_or_ponderhit();
215
216   // MovePickerExt template class extends MovePicker and allows to choose at compile
217   // time the proper moves source according to the type of node. In the default case
218   // we simply create and use a standard MovePicker object.
219   template<NodeType> struct MovePickerExt : public MovePicker {
220
221     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
222                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b) {}
223   };
224
225   // In case of a SpNode we use split point's shared MovePicker object as moves source
226   template<> struct MovePickerExt<SplitPointNonPV> : public MovePicker {
227
228     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
229                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b), mp(ss->sp->mp) {}
230
231     Move get_next_move() { return mp->get_next_move(); }
232     MovePicker* mp;
233   };
234
235   template<> struct MovePickerExt<SplitPointPV> : public MovePickerExt<SplitPointNonPV> {
236
237     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
238                   : MovePickerExt<SplitPointNonPV>(p, ttm, d, h, ss, b) {}
239   };
240
241   // Overload operator<<() to make it easier to print moves in a coordinate
242   // notation compatible with UCI protocol.
243   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
244
245     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
246     return os << move_to_uci(m, chess960);
247   }
248
249   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
250   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
251   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
252   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
253   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
254   // operator<<() that will read it to properly format castling moves.
255   enum set960 {};
256
257   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
258
259     os.iword(0) = int(f);
260     return os;
261   }
262
263   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
264   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
265   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
266   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
267   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
268   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
269   template <bool PvNode>
270   FORCE_INLINE Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion,
271                                bool moveIsCheck, bool* dangerous) {
272     assert(m != MOVE_NONE);
273
274     Depth result = DEPTH_ZERO;
275     *dangerous = moveIsCheck;
276
277     if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
278         result += CheckExtension[PvNode];
279
280     if (piece_type(pos.piece_on(move_from(m))) == PAWN)
281     {
282         Color c = pos.side_to_move();
283         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
284         {
285             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
286             *dangerous = true;
287         }
288         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
289         {
290             result += PassedPawnExtension[PvNode];
291             *dangerous = true;
292         }
293     }
294
295     if (   captureOrPromotion
296         && piece_type(pos.piece_on(move_to(m))) != PAWN
297         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
298             - piece_value_midgame(pos.piece_on(move_to(m))) == VALUE_ZERO)
299         && !move_is_special(m))
300     {
301         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
302         *dangerous = true;
303     }
304
305     return Min(result, ONE_PLY);
306   }
307
308 } // namespace
309
310
311 /// init_search() is called during startup to initialize various lookup tables
312
313 void init_search() {
314
315   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
316   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
317   int mc; // moveCount
318
319   // Init reductions array
320   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
321   {
322       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
323       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
324       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
325       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
326   }
327
328   // Init futility margins array
329   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
330       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
331
332   // Init futility move count array
333   for (d = 0; d < 32; d++)
334       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
335 }
336
337
338 /// perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up to
339 /// the given depth are generated and counted and the sum returned.
340
341 int64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
342
343   StateInfo st;
344   int64_t sum = 0;
345
346   // Generate all legal moves
347   MoveList<MV_LEGAL> ml(pos);
348
349   // If we are at the last ply we don't need to do and undo
350   // the moves, just to count them.
351   if (depth <= ONE_PLY)
352       return ml.size();
353
354   // Loop through all legal moves
355   CheckInfo ci(pos);
356   for ( ; !ml.end(); ++ml)
357   {
358       pos.do_move(ml.move(), st, ci, pos.move_gives_check(ml.move(), ci));
359       sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
360       pos.undo_move(ml.move());
361   }
362   return sum;
363 }
364
365
366 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
367 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various global
368 /// variables, and calls id_loop(). It returns false when a "quit" command is
369 /// received during the search.
370
371 bool think(Position& pos, const SearchLimits& limits, Move searchMoves[]) {
372
373   static Book book;
374
375   // Initialize global search-related variables
376   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = SendSearchedNodes = false;
377   NodesSincePoll = 0;
378   current_search_time(get_system_time());
379   Limits = limits;
380   TimeMgr.init(Limits, pos.startpos_ply_counter());
381
382   // Set output steram in normal or chess960 mode
383   cout << set960(pos.is_chess960());
384
385   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under time pressure
386   if (Limits.maxNodes)
387       NodesBetweenPolls = Min(Limits.maxNodes, 30000);
388   else if (Limits.time && Limits.time < 1000)
389       NodesBetweenPolls = 1000;
390   else if (Limits.time && Limits.time < 5000)
391       NodesBetweenPolls = 5000;
392   else
393       NodesBetweenPolls = 30000;
394
395   // Look for a book move
396   if (Options["OwnBook"].value<bool>())
397   {
398       if (Options["Book File"].value<string>() != book.name())
399           book.open(Options["Book File"].value<string>());
400
401       Move bookMove = book.get_move(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
402       if (bookMove != MOVE_NONE)
403       {
404           if (Limits.ponder)
405               wait_for_stop_or_ponderhit();
406
407           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
408           return !QuitRequest;
409       }
410   }
411
412   // Read UCI options
413   UCIMultiPV = Options["MultiPV"].value<int>();
414   SkillLevel = Options["Skill Level"].value<int>();
415
416   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
417   Threads.read_uci_options();
418
419   // If needed allocate pawn and material hash tables and adjust TT size
420   Threads.init_hash_tables();
421   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
422
423   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
424   {
425       Options["Clear Hash"].set_value("false");
426       TT.clear();
427   }
428
429   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
430   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
431   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
432   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? Max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
433
434   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
435   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
436   {
437       Threads[i].wake_up();
438       Threads[i].maxPly = 0;
439   }
440
441   // Write to log file and keep it open to be accessed during the search
442   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
443   {
444       string name = Options["Search Log Filename"].value<string>();
445       LogFile.open(name.c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
446
447       if (LogFile.is_open())
448           LogFile << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
449                   << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
450                   << " ponder: "      << Limits.ponder
451                   << " time: "        << Limits.time
452                   << " increment: "   << Limits.increment
453                   << " moves to go: " << Limits.movesToGo
454                   << endl;
455   }
456
457   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
458   Move ponderMove = MOVE_NONE;
459   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
460
461   // Write final search statistics and close log file
462   if (LogFile.is_open())
463   {
464       int t = current_search_time();
465
466       LogFile << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
467               << "\nNodes/second: " << (t > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / t : 0)
468               << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
469
470       StateInfo st;
471       pos.do_move(bestMove, st);
472       LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
473       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
474       LogFile.close();
475   }
476
477   // This makes all the threads to go to sleep
478   Threads.set_size(1);
479
480   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
481   // best move before we are told to do so.
482   if (!StopRequest && (Limits.ponder || Limits.infinite))
483       wait_for_stop_or_ponderhit();
484
485   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
486   cout << "bestmove " << bestMove;
487
488   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
489   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
490   if (ponderMove != MOVE_NONE)
491       cout << " ponder " << ponderMove;
492
493   cout << endl;
494
495   return !QuitRequest;
496 }
497
498
499 namespace {
500
501   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
502   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
503   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
504
505   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
506
507     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
508     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
509     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
510     int depth, aspirationDelta;
511     Value value, alpha, beta;
512     Move bestMove, easyMove, skillBest, skillPonder;
513
514     // Initialize stuff before a new search
515     memset(ss, 0, 4 * sizeof(SearchStack));
516     TT.new_search();
517     H.clear();
518     *ponderMove = bestMove = easyMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
519     depth = aspirationDelta = 0;
520     value = alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
521     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update_gains()
522
523     // Moves to search are verified and copied
524     Rml.init(pos, searchMoves);
525
526     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
527     if (!Rml.size())
528     {
529         cout << "info" << depth_to_uci(DEPTH_ZERO)
530              << score_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW, alpha, beta) << endl;
531
532         return MOVE_NONE;
533     }
534
535     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
536     while (!StopRequest && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
537     {
538         // Save last iteration's scores, this needs to be done now, because in
539         // the following MultiPV loop Rml moves could be reordered.
540         for (size_t i = 0; i < Rml.size(); i++)
541             Rml[i].prevScore = Rml[i].score;
542
543         Rml.bestMoveChanges = 0;
544
545         // MultiPV iteration loop
546         for (MultiPVIteration = 0; MultiPVIteration < Min(MultiPV, (int)Rml.size()); MultiPVIteration++)
547         {
548             // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
549             if (depth >= 5 && abs(Rml[MultiPVIteration].prevScore) < VALUE_KNOWN_WIN)
550             {
551                 int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
552                 int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
553
554                 aspirationDelta = Min(Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
555                 aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
556
557                 alpha = Max(Rml[MultiPVIteration].prevScore - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
558                 beta  = Min(Rml[MultiPVIteration].prevScore + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
559             }
560             else
561             {
562                 alpha = -VALUE_INFINITE;
563                 beta  =  VALUE_INFINITE;
564             }
565
566             // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
567             // research with bigger window until not failing high/low anymore.
568             do {
569                 // Search starting from ss+1 to allow calling update_gains()
570                 value = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
571
572                 // It is critical that sorting is done with a stable algorithm
573                 // because all the values but the first are usually set to
574                 // -VALUE_INFINITE and we want to keep the same order for all
575                 // the moves but the new PV that goes to head.
576                 sort<RootMove>(Rml.begin() + MultiPVIteration, Rml.end());
577
578                 // In case we have found an exact score reorder the PV moves
579                 // before leaving the fail high/low loop, otherwise leave the
580                 // last PV move in its position so to be searched again.
581                 if (value > alpha && value < beta)
582                     sort<RootMove>(Rml.begin(), Rml.begin() + MultiPVIteration);
583
584                 // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
585                 // have been overwritten during the search.
586                 for (int i = 0; i <= MultiPVIteration; i++)
587                     Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
588
589                 // Value cannot be trusted. Break out immediately!
590                 if (StopRequest)
591                     break;
592
593                 // Send full PV info to GUI if we are going to leave the loop or
594                 // if we have a fail high/low and we are deep in the search.
595                 if ((value > alpha && value < beta) || current_search_time() > 2000)
596                     for (int i = 0; i < Min(UCIMultiPV, MultiPVIteration); i++)
597                     {
598                         cout << "info"
599                              << depth_to_uci(depth * ONE_PLY)
600                              << (i == MultiPVIteration ? score_to_uci(Rml[i].score, alpha, beta) :
601                                                          score_to_uci(Rml[i].score))
602                              << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
603                              << pv_to_uci(&Rml[i].pv[0], i + 1, pos.is_chess960())
604                              << endl;
605                     }
606
607                 // In case of failing high/low increase aspiration window and research,
608                 // otherwise exit the fail high/low loop.
609                 if (value >= beta)
610                 {
611                     beta = Min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
612                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
613                 }
614                 else if (value <= alpha)
615                 {
616                     AspirationFailLow = true;
617                     StopOnPonderhit = false;
618
619                     alpha = Max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
620                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
621                 }
622                 else
623                     break;
624
625             } while (abs(value) < VALUE_KNOWN_WIN);
626         }
627
628         // Collect info about search result
629         bestMove = Rml[0].pv[0];
630         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
631         bestValues[depth] = value;
632         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
633
634         // Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
635         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
636             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
637
638         if (LogFile.is_open())
639             LogFile << pretty_pv(pos, depth, value, current_search_time(), &Rml[0].pv[0]) << endl;
640
641         // Init easyMove after first iteration or drop if differs from the best move
642         if (depth == 1 && (Rml.size() == 1 || Rml[0].score > Rml[1].score + EasyMoveMargin))
643             easyMove = bestMove;
644         else if (bestMove != easyMove)
645             easyMove = MOVE_NONE;
646
647         // Check for some early stop condition
648         if (!StopRequest && Limits.useTimeManagement())
649         {
650             // Stop search early if one move seems to be much better than the
651             // others or if there is only a single legal move. Also in the latter
652             // case we search up to some depth anyway to get a proper score.
653             if (   depth >= 7
654                 && easyMove == bestMove
655                 && (   Rml.size() == 1
656                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
657                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
658                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
659                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
660                 StopRequest = true;
661
662             // Take in account some extra time if the best move has changed
663             if (depth > 4 && depth < 50)
664                 TimeMgr.pv_instability(bestMoveChanges[depth], bestMoveChanges[depth - 1]);
665
666             // Stop search if most of available time is already consumed. We probably don't
667             // have enough time to search the first move at the next iteration anyway.
668             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
669                 StopRequest = true;
670
671             // If we are allowed to ponder do not stop the search now but keep pondering
672             if (StopRequest && Limits.ponder)
673             {
674                 StopRequest = false;
675                 StopOnPonderhit = true;
676             }
677         }
678     }
679
680     // When using skills overwrite best and ponder moves with the sub-optimal ones
681     if (SkillLevelEnabled)
682     {
683         if (skillBest == MOVE_NONE) // Still unassigned ?
684             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
685
686         bestMove = skillBest;
687         *ponderMove = skillPonder;
688     }
689
690     return bestMove;
691   }
692
693
694   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
695   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
696   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
697   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
698   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
699   // here: This is taken care of after we return from the split point.
700
701   template <NodeType NT>
702   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
703
704     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV);
705     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV);
706     const bool RootNode = (NT == Root);
707
708     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
709     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
710     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
711     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
712
713     Move movesSearched[MAX_MOVES];
714     int64_t nodes;
715     StateInfo st;
716     const TTEntry *tte;
717     Key posKey;
718     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
719     Depth ext, newDepth;
720     ValueType vt;
721     Value bestValue, value, oldAlpha;
722     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValueScaled; // Non-PV specific
723     bool isPvMove, inCheck, singularExtensionNode, givesCheck, captureOrPromotion, dangerous;
724     int moveCount = 0, playedMoveCount = 0;
725     Thread& thread = Threads[pos.thread()];
726     SplitPoint* sp = NULL;
727
728     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
729     oldAlpha = alpha;
730     inCheck = pos.in_check();
731     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
732
733     // Used to send selDepth info to GUI
734     if (PvNode && thread.maxPly < ss->ply)
735         thread.maxPly = ss->ply;
736
737     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
738     if (!SpNode)
739     {
740         ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
741         (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
742         (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
743     }
744     else
745     {
746         sp = ss->sp;
747         tte = NULL;
748         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
749         threatMove = sp->threatMove;
750         goto split_point_start;
751     }
752
753     if (pos.thread() == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
754     {
755         NodesSincePoll = 0;
756         poll(pos);
757     }
758
759     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
760     if ((   StopRequest
761          || pos.is_draw<false>()
762          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
763         return VALUE_DRAW;
764
765     // Step 3. Mate distance pruning
766     if (!RootNode)
767     {
768         alpha = Max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
769         beta = Min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
770         if (alpha >= beta)
771             return alpha;
772     }
773
774     // Step 4. Transposition table lookup
775     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
776     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
777     excludedMove = ss->excludedMove;
778     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
779     tte = TT.probe(posKey);
780     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
781
782     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
783     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
784     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
785     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
786     if (!RootNode && tte && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
787                                     : ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ss->ply)))
788     {
789         TT.refresh(tte);
790         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
791         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
792     }
793
794     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
795     if (inCheck)
796         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
797     else if (tte)
798     {
799         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
800
801         ss->eval = tte->static_value();
802         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
803         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ss->ply);
804     }
805     else
806     {
807         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
808         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
809     }
810
811     // Save gain for the parent non-capture move
812     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
813
814     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
815     if (   !PvNode
816         &&  depth < RazorDepth
817         && !inCheck
818         &&  refinedValue + razor_margin(depth) < beta
819         &&  ttMove == MOVE_NONE
820         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
821         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
822     {
823         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
824         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
825         if (v < rbeta)
826             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
827             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
828             return v;
829     }
830
831     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
832     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
833     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
834     if (   !PvNode
835         && !ss->skipNullMove
836         &&  depth < RazorDepth
837         && !inCheck
838         &&  refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta
839         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
840         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
841         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
842
843     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
844     if (   !PvNode
845         && !ss->skipNullMove
846         &&  depth > ONE_PLY
847         && !inCheck
848         &&  refinedValue >= beta
849         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
850         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
851     {
852         ss->currentMove = MOVE_NULL;
853
854         // Null move dynamic reduction based on depth
855         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
856
857         // Null move dynamic reduction based on value
858         if (refinedValue - PawnValueMidgame > beta)
859             R++;
860
861         pos.do_null_move(st);
862         (ss+1)->skipNullMove = true;
863         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
864                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY);
865         (ss+1)->skipNullMove = false;
866         pos.undo_null_move();
867
868         if (nullValue >= beta)
869         {
870             // Do not return unproven mate scores
871             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
872                 nullValue = beta;
873
874             if (depth < 6 * ONE_PLY)
875                 return nullValue;
876
877             // Do verification search at high depths
878             ss->skipNullMove = true;
879             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY);
880             ss->skipNullMove = false;
881
882             if (v >= beta)
883                 return nullValue;
884         }
885         else
886         {
887             // The null move failed low, which means that we may be faced with
888             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
889             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
890             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
891             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
892             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
893             threatMove = (ss+1)->bestMove;
894
895             if (   depth < ThreatDepth
896                 && (ss-1)->reduction
897                 && threatMove != MOVE_NONE
898                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
899                 return beta - 1;
900         }
901     }
902
903     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
904     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
905     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
906     // prune the previous move.
907     if (   !PvNode
908         &&  depth >= RazorDepth + ONE_PLY
909         && !inCheck
910         && !ss->skipNullMove
911         &&  excludedMove == MOVE_NONE
912         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
913     {
914         Value rbeta = beta + 200;
915         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
916
917         assert(rdepth >= ONE_PLY);
918
919         MovePicker mp(pos, ttMove, H, pos.captured_piece_type());
920         CheckInfo ci(pos);
921
922         while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
923             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
924             {
925                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
926                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
927                 pos.undo_move(move);
928                 if (value >= rbeta)
929                     return value;
930             }
931     }
932
933     // Step 10. Internal iterative deepening
934     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
935         && ttMove == MOVE_NONE
936         && (PvNode || (!inCheck && ss->eval + IIDMargin >= beta)))
937     {
938         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
939
940         ss->skipNullMove = true;
941         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
942         ss->skipNullMove = false;
943
944         tte = TT.probe(posKey);
945         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
946     }
947
948 split_point_start: // At split points actual search starts from here
949
950     // Initialize a MovePicker object for the current position
951     MovePickerExt<NT> mp(pos, RootNode ? Rml[MultiPVIteration].pv[0] : ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
952     CheckInfo ci(pos);
953     ss->bestMove = MOVE_NONE;
954     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
955     singularExtensionNode =   !RootNode
956                            && !SpNode
957                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
958                            && ttMove != MOVE_NONE
959                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
960                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
961                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
962     if (SpNode)
963     {
964         lock_grab(&(sp->lock));
965         bestValue = sp->bestValue;
966     }
967
968     // Step 11. Loop through moves
969     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
970     while (   bestValue < beta
971            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
972            && !thread.cutoff_occurred())
973     {
974       assert(move_is_ok(move));
975
976       if (move == excludedMove)
977           continue;
978
979       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root Move List.
980       // Also in MultiPV mode we skip moves which already have got an exact score
981       // in previous MultiPV Iteration.
982       if (RootNode && !Rml.find(move, MultiPVIteration))
983           continue;
984
985       // At PV and SpNode nodes we want all moves to be legal since the beginning
986       if ((PvNode || SpNode) && !pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
987           continue;
988
989       if (SpNode)
990       {
991           moveCount = ++sp->moveCount;
992           lock_release(&(sp->lock));
993       }
994       else
995           moveCount++;
996
997       if (RootNode)
998       {
999           // This is used by time management
1000           FirstRootMove = (moveCount == 1);
1001
1002           // Save the current node count before the move is searched
1003           nodes = pos.nodes_searched();
1004
1005           // If it's time to send nodes info, do it here where we have the
1006           // correct accumulated node counts searched by each thread.
1007           if (SendSearchedNodes)
1008           {
1009               SendSearchedNodes = false;
1010               cout << "info" << speed_to_uci(pos.nodes_searched()) << endl;
1011           }
1012
1013           // For long searches send current move info to GUI
1014           if (current_search_time() > 2000)
1015               cout << "info" << depth_to_uci(depth)
1016                    << " currmove " << move << " currmovenumber " << moveCount + MultiPVIteration << endl;
1017       }
1018
1019       // At Root and at first iteration do a PV search on all the moves to score root moves
1020       isPvMove = (PvNode && moveCount <= ((RootNode && depth <= ONE_PLY) ? MAX_MOVES : 1));
1021       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1022       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1023
1024       // Step 12. Decide the new search depth
1025       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, givesCheck, &dangerous);
1026
1027       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
1028       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
1029       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
1030       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
1031       // a margin then we extend ttMove.
1032       if (   singularExtensionNode
1033           && move == ttMove
1034           && pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
1035           && ext < ONE_PLY)
1036       {
1037           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1038
1039           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1040           {
1041               Value rBeta = ttValue - int(depth);
1042               ss->excludedMove = move;
1043               ss->skipNullMove = true;
1044               Value v = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
1045               ss->skipNullMove = false;
1046               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1047               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1048               if (v < rBeta)
1049                   ext = ONE_PLY;
1050           }
1051       }
1052
1053       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1054       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1055
1056       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1057       if (   !PvNode
1058           && !captureOrPromotion
1059           && !inCheck
1060           && !dangerous
1061           &&  move != ttMove
1062           && !move_is_castle(move))
1063       {
1064           // Move count based pruning
1065           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1066               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove))
1067               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX) // FIXME bestValue is racy
1068           {
1069               if (SpNode)
1070                   lock_grab(&(sp->lock));
1071
1072               continue;
1073           }
1074
1075           // Value based pruning
1076           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1077           // but fixing this made program slightly weaker.
1078           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1079           futilityValueScaled =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1080                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1081
1082           if (futilityValueScaled < beta)
1083           {
1084               if (SpNode)
1085               {
1086                   lock_grab(&(sp->lock));
1087                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1088                       sp->bestValue = bestValue = futilityValueScaled;
1089               }
1090               else if (futilityValueScaled > bestValue)
1091                   bestValue = futilityValueScaled;
1092
1093               continue;
1094           }
1095
1096           // Prune moves with negative SEE at low depths
1097           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1098               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1099               && pos.see_sign(move) < 0)
1100           {
1101               if (SpNode)
1102                   lock_grab(&(sp->lock));
1103
1104               continue;
1105           }
1106       }
1107
1108       // Check for legality only before to do the move
1109       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1110       {
1111           moveCount--;
1112           continue;
1113       }
1114
1115       ss->currentMove = move;
1116       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1117           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1118
1119       // Step 14. Make the move
1120       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1121
1122       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1123       // The first move in list is the expected PV
1124       if (isPvMove)
1125           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1126                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1127       else
1128       {
1129           // Step 15. Reduced depth search
1130           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1131           bool doFullDepthSearch = true;
1132
1133           if (    depth > 3 * ONE_PLY
1134               && !captureOrPromotion
1135               && !dangerous
1136               && !move_is_castle(move)
1137               &&  ss->killers[0] != move
1138               &&  ss->killers[1] != move
1139               && (ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount)) != DEPTH_ZERO)
1140           {
1141               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1142               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1143
1144               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1145                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1146
1147               ss->reduction = DEPTH_ZERO;
1148               doFullDepthSearch = (value > alpha);
1149           }
1150
1151           // Step 16. Full depth search
1152           if (doFullDepthSearch)
1153           {
1154               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1155               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1156                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1157
1158               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1159               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1160               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1161               if (PvNode && value > alpha && (RootNode || value < beta))
1162                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1163                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1164           }
1165       }
1166
1167       // Step 17. Undo move
1168       pos.undo_move(move);
1169
1170       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1171
1172       // Step 18. Check for new best move
1173       if (SpNode)
1174       {
1175           lock_grab(&(sp->lock));
1176           bestValue = sp->bestValue;
1177           alpha = sp->alpha;
1178       }
1179
1180       if (value > bestValue)
1181       {
1182           bestValue = value;
1183           ss->bestMove = move;
1184
1185           if (  !RootNode
1186               && PvNode
1187               && value > alpha
1188               && value < beta) // We want always alpha < beta
1189               alpha = value;
1190
1191           if (SpNode && !thread.cutoff_occurred())
1192           {
1193               sp->bestValue = value;
1194               sp->ss->bestMove = move;
1195               sp->alpha = alpha;
1196               sp->is_betaCutoff = (value >= beta);
1197           }
1198       }
1199
1200       if (RootNode)
1201       {
1202           // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1203           // was aborted because the user interrupted the search or because we
1204           // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1205           // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
1206           // move and/or PV.
1207           if (StopRequest)
1208               break;
1209
1210           // Remember searched nodes counts for this move
1211           RootMove* rm = Rml.find(move);
1212           rm->nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1213
1214           // PV move or new best move ?
1215           if (isPvMove || value > alpha)
1216           {
1217               // Update PV
1218               rm->score = value;
1219               rm->extract_pv_from_tt(pos);
1220
1221               // We record how often the best move has been changed in each
1222               // iteration. This information is used for time management: When
1223               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1224               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1225                   Rml.bestMoveChanges++;
1226
1227               // Update alpha.
1228               if (value > alpha)
1229                   alpha = value;
1230           }
1231           else
1232               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1233               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1234               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1235               rm->score = -VALUE_INFINITE;
1236
1237       } // RootNode
1238
1239       // Step 19. Check for split
1240       if (   !RootNode
1241           && !SpNode
1242           && depth >= Threads.min_split_depth()
1243           && bestValue < beta
1244           && Threads.available_slave_exists(pos.thread())
1245           && !StopRequest
1246           && !thread.cutoff_occurred())
1247           Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1248                                    threatMove, moveCount, &mp, PvNode);
1249     }
1250
1251     // Step 20. Check for mate and stalemate
1252     // All legal moves have been searched and if there are
1253     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1254     // If one move was excluded return fail low score.
1255     if (!SpNode && !moveCount)
1256         return excludedMove ? oldAlpha : inCheck ? value_mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1257
1258     // Step 21. Update tables
1259     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1260     // history counters, and killer moves.
1261     if (!SpNode && !StopRequest && !thread.cutoff_occurred())
1262     {
1263         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1264         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1265              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1266
1267         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1268
1269         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1270         if (    bestValue >= beta
1271             && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1272         {
1273             if (move != ss->killers[0])
1274             {
1275                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1276                 ss->killers[0] = move;
1277             }
1278             update_history(pos, move, depth, movesSearched, playedMoveCount);
1279         }
1280     }
1281
1282     if (SpNode)
1283     {
1284         // Here we have the lock still grabbed
1285         sp->is_slave[pos.thread()] = false;
1286         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1287         lock_release(&(sp->lock));
1288     }
1289
1290     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1291
1292     return bestValue;
1293   }
1294
1295   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1296   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1297   // less than ONE_PLY).
1298
1299   template <NodeType NT>
1300   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1301
1302     const bool PvNode = (NT == PV);
1303
1304     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1305     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1306     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1307     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1308     assert(depth <= 0);
1309     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
1310
1311     StateInfo st;
1312     Move ttMove, move;
1313     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1314     bool inCheck, enoughMaterial, givesCheck, evasionPrunable;
1315     const TTEntry* tte;
1316     Depth ttDepth;
1317     Value oldAlpha = alpha;
1318
1319     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1320     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1321
1322     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1323     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > PLY_MAX)
1324         return VALUE_DRAW;
1325
1326     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1327     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1328     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1329     inCheck = pos.in_check();
1330     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1331
1332     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1333     // pruning, but only for move ordering.
1334     tte = TT.probe(pos.get_key());
1335     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1336
1337     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1338     {
1339         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1340         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1341     }
1342
1343     // Evaluate the position statically
1344     if (inCheck)
1345     {
1346         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1347         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1348         enoughMaterial = false;
1349     }
1350     else
1351     {
1352         if (tte)
1353         {
1354             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1355
1356             evalMargin = tte->static_value_margin();
1357             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1358         }
1359         else
1360             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1361
1362         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1363         if (bestValue >= beta)
1364         {
1365             if (!tte)
1366                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1367
1368             return bestValue;
1369         }
1370
1371         if (PvNode && bestValue > alpha)
1372             alpha = bestValue;
1373
1374         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1375         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1376         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1377     }
1378
1379     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1380     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1381     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1382     // be generated.
1383     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H, move_to((ss-1)->currentMove));
1384     CheckInfo ci(pos);
1385
1386     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1387     while (   alpha < beta
1388            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1389     {
1390       assert(move_is_ok(move));
1391
1392       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1393
1394       // Futility pruning
1395       if (   !PvNode
1396           && !inCheck
1397           && !givesCheck
1398           &&  move != ttMove
1399           &&  enoughMaterial
1400           && !move_is_promotion(move)
1401           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1402       {
1403           futilityValue =  futilityBase
1404                          + piece_value_endgame(pos.piece_on(move_to(move)))
1405                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1406
1407           if (futilityValue < alpha)
1408           {
1409               if (futilityValue > bestValue)
1410                   bestValue = futilityValue;
1411               continue;
1412           }
1413
1414           // Prune moves with negative or equal SEE
1415           if (   futilityBase < beta
1416               && depth < DEPTH_ZERO
1417               && pos.see(move) <= 0)
1418               continue;
1419       }
1420
1421       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1422       evasionPrunable =   !PvNode
1423                        && inCheck
1424                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1425                        && !pos.move_is_capture(move)
1426                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1427
1428       // Don't search moves with negative SEE values
1429       if (   !PvNode
1430           && (!inCheck || evasionPrunable)
1431           &&  move != ttMove
1432           && !move_is_promotion(move)
1433           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1434           continue;
1435
1436       // Don't search useless checks
1437       if (   !PvNode
1438           && !inCheck
1439           &&  givesCheck
1440           &&  move != ttMove
1441           && !pos.move_is_capture_or_promotion(move)
1442           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1443           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1444       {
1445           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1446               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1447
1448           continue;
1449       }
1450
1451       // Check for legality only before to do the move
1452       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1453           continue;
1454
1455       // Update current move
1456       ss->currentMove = move;
1457
1458       // Make and search the move
1459       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1460       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1461       pos.undo_move(move);
1462
1463       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1464
1465       // New best move?
1466       if (value > bestValue)
1467       {
1468           bestValue = value;
1469           if (value > alpha)
1470           {
1471               alpha = value;
1472               ss->bestMove = move;
1473           }
1474        }
1475     }
1476
1477     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1478     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1479     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1480         return value_mated_in(ss->ply);
1481
1482     // Update transposition table
1483     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1484     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, ss->bestMove, ss->eval, evalMargin);
1485
1486     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1487
1488     return bestValue;
1489   }
1490
1491
1492   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1493   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1494   // will be pruned.
1495
1496   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1497   {
1498     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1499     Square from, to, ksq, victimSq;
1500     Piece pc;
1501     Color them;
1502     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1503
1504     from = move_from(move);
1505     to = move_to(move);
1506     them = opposite_color(pos.side_to_move());
1507     ksq = pos.king_square(them);
1508     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1509     pc = pos.piece_on(from);
1510
1511     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1512     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1513     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1514
1515     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1516     b = kingAtt & ~pos.pieces(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1517
1518     if (!(b && (b & (b - 1))))
1519         return true;
1520
1521     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1522     if (   piece_type(pc) == QUEEN
1523         && bit_is_set(kingAtt, to))
1524         return true;
1525
1526     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1527     b = pos.pieces(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1528
1529     while (b)
1530     {
1531         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1532         futilityValue = futilityBase + piece_value_endgame(pos.piece_on(victimSq));
1533
1534         // Note that here we generate illegal "double move"!
1535         if (   futilityValue >= beta
1536             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1537             return true;
1538
1539         if (futilityValue > bv)
1540             bv = futilityValue;
1541     }
1542
1543     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1544     *bestValue = bv;
1545     return false;
1546   }
1547
1548
1549   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1550   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1551   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1552   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1553   // second move is assumed to be a move from the current position.
1554
1555   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1556
1557     Square f1, t1, f2, t2;
1558     Piece p1, p2;
1559     Square ksq;
1560
1561     assert(m1 && move_is_ok(m1));
1562     assert(m2 && move_is_ok(m2));
1563
1564     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1565     f2 = move_from(m2);
1566     t1 = move_to(m1);
1567     if (f2 == t1)
1568         return true;
1569
1570     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1571     t2 = move_to(m2);
1572     f1 = move_from(m1);
1573     if (t2 == f1)
1574         return true;
1575
1576     // Case 3: Moving through the vacated square
1577     p2 = pos.piece_on(f2);
1578     if (   piece_is_slider(p2)
1579         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1580       return true;
1581
1582     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1583     p1 = pos.piece_on(t1);
1584     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1), t2))
1585         return true;
1586
1587     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1588     ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
1589     if (    piece_is_slider(p1)
1590         &&  bit_is_set(squares_between(t1, ksq), f2))
1591     {
1592         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
1593         clear_bit(&occ, f2);
1594         if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1, occ), ksq))
1595             return true;
1596     }
1597     return false;
1598   }
1599
1600
1601   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1602   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1603   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1604
1605   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1606
1607     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1608       return v + ply;
1609
1610     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1611       return v - ply;
1612
1613     return v;
1614   }
1615
1616
1617   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1618   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1619
1620   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1621
1622     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1623       return v - ply;
1624
1625     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1626       return v + ply;
1627
1628     return v;
1629   }
1630
1631
1632   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1633   // is somehow connected to the threat move returned by null search.
1634
1635   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1636
1637     assert(move_is_ok(m));
1638     assert(threat && move_is_ok(threat));
1639     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1640     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1641
1642     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1643
1644     mfrom = move_from(m);
1645     mto = move_to(m);
1646     tfrom = move_from(threat);
1647     tto = move_to(threat);
1648
1649     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1650     if (mfrom == tto)
1651         return true;
1652
1653     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1654     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1655     if (   pos.move_is_capture(threat)
1656         && (   piece_value_midgame(pos.piece_on(tfrom)) >= piece_value_midgame(pos.piece_on(tto))
1657             || piece_type(pos.piece_on(tfrom)) == KING)
1658         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1659         return true;
1660
1661     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1662     // prune safe moves which block its ray.
1663     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1664         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1665         && pos.see_sign(m) >= 0)
1666         return true;
1667
1668     return false;
1669   }
1670
1671
1672   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1673   // can be used at a given point in search.
1674
1675   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1676
1677     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1678
1679     return   (   tte->depth() >= depth
1680               || v >= Max(VALUE_MATE_IN_PLY_MAX, beta)
1681               || v < Min(VALUE_MATED_IN_PLY_MAX, beta))
1682
1683           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1684               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1685   }
1686
1687
1688   // refine_eval() returns the transposition table score if
1689   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1690
1691   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1692
1693       assert(tte);
1694
1695       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1696
1697       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1698           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1699           return v;
1700
1701       return defaultEval;
1702   }
1703
1704
1705   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1706   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1707
1708   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1709                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1710     Move m;
1711     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1712
1713     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1714
1715     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1716     {
1717         m = movesSearched[i];
1718
1719         assert(m != move);
1720
1721         H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1722     }
1723   }
1724
1725
1726   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
1727   // the static position evaluation before and after the move.
1728
1729   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
1730
1731     if (   m != MOVE_NULL
1732         && before != VALUE_NONE
1733         && after != VALUE_NONE
1734         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
1735         && !move_is_special(m))
1736         H.update_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
1737   }
1738
1739
1740   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1741   // since the beginning of the current search.
1742
1743   int current_search_time(int set) {
1744
1745     static int searchStartTime;
1746
1747     if (set)
1748         searchStartTime = set;
1749
1750     return get_system_time() - searchStartTime;
1751   }
1752
1753
1754   // score_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1755   // protocol specifications:
1756   //
1757   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1758   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1759   //            use negative values for y.
1760
1761   string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta) {
1762
1763     std::stringstream s;
1764
1765     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1766         s << " score cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1767     else
1768         s << " score mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
1769
1770     s << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1771
1772     return s.str();
1773   }
1774
1775
1776   // speed_to_uci() returns a string with time stats of current search suitable
1777   // to be sent to UCI gui.
1778
1779   string speed_to_uci(int64_t nodes) {
1780
1781     std::stringstream s;
1782     int t = current_search_time();
1783
1784     s << " nodes " << nodes
1785       << " nps " << (t > 0 ? int(nodes * 1000 / t) : 0)
1786       << " time "  << t;
1787
1788     return s.str();
1789   }
1790
1791   // pv_to_uci() returns a string with information on the current PV line
1792   // formatted according to UCI specification.
1793
1794   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960) {
1795
1796     std::stringstream s;
1797
1798     s << " multipv " << pvNum << " pv " << set960(chess960);
1799
1800     for ( ; *pv != MOVE_NONE; pv++)
1801         s << *pv << " ";
1802
1803     return s.str();
1804   }
1805
1806   // depth_to_uci() returns a string with information on the current depth and
1807   // seldepth formatted according to UCI specification.
1808
1809   string depth_to_uci(Depth depth) {
1810
1811     std::stringstream s;
1812
1813     // Retrieve max searched depth among threads
1814     int selDepth = 0;
1815     for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
1816         if (Threads[i].maxPly > selDepth)
1817             selDepth = Threads[i].maxPly;
1818
1819      s << " depth " << depth / ONE_PLY << " seldepth " << selDepth;
1820
1821     return s.str();
1822   }
1823
1824   string time_to_string(int millisecs) {
1825
1826     const int MSecMinute = 1000 * 60;
1827     const int MSecHour   = 1000 * 60 * 60;
1828
1829     int hours = millisecs / MSecHour;
1830     int minutes =  (millisecs % MSecHour) / MSecMinute;
1831     int seconds = ((millisecs % MSecHour) % MSecMinute) / 1000;
1832
1833     std::stringstream s;
1834
1835     if (hours)
1836         s << hours << ':';
1837
1838     s << std::setfill('0') << std::setw(2) << minutes << ':' << std::setw(2) << seconds;
1839     return s.str();
1840   }
1841
1842   string score_to_string(Value v) {
1843
1844     std::stringstream s;
1845
1846     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1847         s << "#" << (VALUE_MATE - v + 1) / 2;
1848     else if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1849         s << "-#" << (VALUE_MATE + v) / 2;
1850     else
1851         s << std::setprecision(2) << std::fixed << std::showpos << float(v) / PawnValueMidgame;
1852
1853     return s.str();
1854   }
1855
1856   // pretty_pv() creates a human-readable string from a position and a PV.
1857   // It is used to write search information to the log file (which is created
1858   // when the UCI parameter "Use Search Log" is "true").
1859
1860   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value value, int time, Move pv[]) {
1861
1862     const int64_t K = 1000;
1863     const int64_t M = 1000000;
1864     const int startColumn = 28;
1865     const size_t maxLength = 80 - startColumn;
1866
1867     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
1868     Move* m = pv;
1869     string san;
1870     std::stringstream s;
1871     size_t length = 0;
1872
1873     // First print depth, score, time and searched nodes...
1874     s << set960(pos.is_chess960())
1875       << std::setw(2) << depth
1876       << std::setw(8) << score_to_string(value)
1877       << std::setw(8) << time_to_string(time);
1878
1879     if (pos.nodes_searched() < M)
1880         s << std::setw(8) << pos.nodes_searched() / 1 << "  ";
1881     else if (pos.nodes_searched() < K * M)
1882         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / K << "K  ";
1883     else
1884         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / M << "M  ";
1885
1886     // ...then print the full PV line in short algebraic notation
1887     while (*m != MOVE_NONE)
1888     {
1889         san = move_to_san(pos, *m);
1890         length += san.length() + 1;
1891
1892         if (length > maxLength)
1893         {
1894             length = san.length() + 1;
1895             s << "\n" + string(startColumn, ' ');
1896         }
1897         s << san << ' ';
1898
1899         pos.do_move(*m++, *st++);
1900     }
1901
1902     // Restore original position before to leave
1903     while (m != pv) pos.undo_move(*--m);
1904
1905     return s.str();
1906   }
1907
1908   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
1909   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
1910   // search.
1911
1912   void poll(const Position& pos) {
1913
1914     static int lastInfoTime;
1915     int t = current_search_time();
1916
1917     //  Poll for input
1918     if (input_available())
1919     {
1920         // We are line oriented, don't read single chars
1921         string command;
1922
1923         if (!std::getline(std::cin, command) || command == "quit")
1924         {
1925             // Quit the program as soon as possible
1926             Limits.ponder = false;
1927             QuitRequest = StopRequest = true;
1928             return;
1929         }
1930         else if (command == "stop")
1931         {
1932             // Stop calculating as soon as possible, but still send the "bestmove"
1933             // and possibly the "ponder" token when finishing the search.
1934             Limits.ponder = false;
1935             StopRequest = true;
1936         }
1937         else if (command == "ponderhit")
1938         {
1939             // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
1940             // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
1941             // should continue searching but switching from pondering to normal search.
1942             Limits.ponder = false;
1943
1944             if (StopOnPonderhit)
1945                 StopRequest = true;
1946         }
1947     }
1948
1949     // Print search information
1950     if (t < 1000)
1951         lastInfoTime = 0;
1952
1953     else if (lastInfoTime > t)
1954         // HACK: Must be a new search where we searched less than
1955         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
1956         lastInfoTime = 0;
1957
1958     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
1959     {
1960         lastInfoTime = t;
1961
1962         dbg_print_mean();
1963         dbg_print_hit_rate();
1964
1965         // Send info on searched nodes as soon as we return to root
1966         SendSearchedNodes = true;
1967     }
1968
1969     // Should we stop the search?
1970     if (Limits.ponder)
1971         return;
1972
1973     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
1974                            && !AspirationFailLow
1975                            &&  t > TimeMgr.available_time();
1976
1977     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
1978                      || stillAtFirstMove;
1979
1980     if (   (Limits.useTimeManagement() && noMoreTime)
1981         || (Limits.maxTime && t >= Limits.maxTime)
1982         || (Limits.maxNodes && pos.nodes_searched() >= Limits.maxNodes)) // FIXME
1983         StopRequest = true;
1984   }
1985
1986
1987   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
1988   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
1989   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
1990   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
1991   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
1992   // after which the bestmove and pondermove will be printed.
1993
1994   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
1995
1996     string command;
1997
1998     // Wait for a command from stdin
1999     while (   std::getline(std::cin, command)
2000            && command != "ponderhit" && command != "stop" && command != "quit") {};
2001
2002     if (command != "ponderhit" && command != "stop")
2003         QuitRequest = true; // Must be "quit" or getline() returned false
2004   }
2005
2006
2007   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
2008   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
2009   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder) {
2010
2011     assert(MultiPV > 1);
2012
2013     static RKISS rk;
2014
2015     // Rml list is already sorted by score in descending order
2016     int s;
2017     int max_s = -VALUE_INFINITE;
2018     int size = Min(MultiPV, (int)Rml.size());
2019     int max = Rml[0].score;
2020     int var = Min(max - Rml[size - 1].score, PawnValueMidgame);
2021     int wk = 120 - 2 * SkillLevel;
2022
2023     // PRNG sequence should be non deterministic
2024     for (int i = abs(get_system_time() % 50); i > 0; i--)
2025         rk.rand<unsigned>();
2026
2027     // Choose best move. For each move's score we add two terms both dependent
2028     // on wk, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
2029     // then we choose the move with the resulting highest score.
2030     for (int i = 0; i < size; i++)
2031     {
2032         s = Rml[i].score;
2033
2034         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
2035         if (i > 0 && Rml[i-1].score > s + EasyMoveMargin)
2036             break;
2037
2038         // This is our magical formula
2039         s += ((max - s) * wk + var * (rk.rand<unsigned>() % wk)) / 128;
2040
2041         if (s > max_s)
2042         {
2043             max_s = s;
2044             *best = Rml[i].pv[0];
2045             *ponder = Rml[i].pv[1];
2046         }
2047     }
2048   }
2049
2050
2051   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
2052
2053   void RootMoveList::init(Position& pos, Move searchMoves[]) {
2054
2055     Move* sm;
2056     bestMoveChanges = 0;
2057     clear();
2058
2059     // Generate all legal moves and add them to RootMoveList
2060     for (MoveList<MV_LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
2061     {
2062         // If we have a searchMoves[] list then verify the move
2063         // is in the list before to add it.
2064         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != ml.move(); sm++) {}
2065
2066         if (sm != searchMoves && *sm != ml.move())
2067             continue;
2068
2069         RootMove rm;
2070         rm.pv.push_back(ml.move());
2071         rm.pv.push_back(MOVE_NONE);
2072         rm.score = rm.prevScore = -VALUE_INFINITE;
2073         rm.nodes = 0;
2074         push_back(rm);
2075     }
2076   }
2077
2078   RootMove* RootMoveList::find(const Move& m, int startIndex) {
2079
2080     for (size_t i = startIndex; i < size(); i++)
2081         if ((*this)[i].pv[0] == m)
2082             return &(*this)[i];
2083
2084     return NULL;
2085   }
2086
2087   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2088   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2089   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2090   // long PV to print that is important for position analysis.
2091
2092   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2093
2094     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2095     TTEntry* tte;
2096     int ply = 1;
2097     Move m = pv[0];
2098
2099     assert(m != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(m));
2100
2101     pv.clear();
2102     pv.push_back(m);
2103     pos.do_move(m, *st++);
2104
2105     while (   (tte = TT.probe(pos.get_key())) != NULL
2106            && tte->move() != MOVE_NONE
2107            && pos.move_is_pl(tte->move())
2108            && pos.pl_move_is_legal(tte->move(), pos.pinned_pieces())
2109            && ply < PLY_MAX
2110            && (!pos.is_draw<false>() || ply < 2))
2111     {
2112         pv.push_back(tte->move());
2113         pos.do_move(tte->move(), *st++);
2114         ply++;
2115     }
2116     pv.push_back(MOVE_NONE);
2117
2118     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2119   }
2120
2121   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2122   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2123   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2124
2125   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2126
2127     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2128     TTEntry* tte;
2129     Key k;
2130     Value v, m = VALUE_NONE;
2131     int ply = 0;
2132
2133     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(pv[0]));
2134
2135     do {
2136         k = pos.get_key();
2137         tte = TT.probe(k);
2138
2139         // Don't overwrite existing correct entries
2140         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2141         {
2142             v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2143             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2144         }
2145         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2146
2147     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2148
2149     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2150   }
2151 } // namespace
2152
2153
2154 // ThreadsManager::idle_loop() is where the threads are parked when they have no work
2155 // to do. The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2156 // object for which the current thread is the master.
2157
2158 void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2159
2160   assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2161
2162   int i;
2163   bool allFinished;
2164
2165   while (true)
2166   {
2167       // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2168       // master should exit as last one.
2169       if (allThreadsShouldExit)
2170       {
2171           assert(!sp);
2172           threads[threadID].state = Thread::TERMINATED;
2173           return;
2174       }
2175
2176       // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2177       // instead of wasting CPU time polling for work.
2178       while (   threadID >= activeThreads
2179              || threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING
2180              || (useSleepingThreads && threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE))
2181       {
2182           assert(!sp || useSleepingThreads);
2183           assert(threadID != 0 || useSleepingThreads);
2184
2185           if (threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING)
2186               threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2187
2188           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2189           lock_grab(&threads[threadID].sleepLock);
2190
2191           // If we are master and all slaves have finished do not go to sleep
2192           for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2193           allFinished = (i == activeThreads);
2194
2195           if (allFinished || allThreadsShouldExit)
2196           {
2197               lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2198               break;
2199           }
2200
2201           // Do sleep here after retesting sleep conditions
2202           if (threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE)
2203               cond_wait(&threads[threadID].sleepCond, &threads[threadID].sleepLock);
2204
2205           lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2206       }
2207
2208       // If this thread has been assigned work, launch a search
2209       if (threads[threadID].state == Thread::WORKISWAITING)
2210       {
2211           assert(!allThreadsShouldExit);
2212
2213           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2214
2215           // Copy split point position and search stack and call search()
2216           // with SplitPoint template parameter set to true.
2217           SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2218           SplitPoint* tsp = threads[threadID].splitPoint;
2219           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2220
2221           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2222           (ss+1)->sp = tsp;
2223
2224           if (tsp->pvNode)
2225               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2226           else
2227               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2228
2229           assert(threads[threadID].state == Thread::SEARCHING);
2230
2231           threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2232
2233           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2234           // case we are the last slave of the split point.
2235           if (   useSleepingThreads
2236               && threadID != tsp->master
2237               && threads[tsp->master].state == Thread::AVAILABLE)
2238               threads[tsp->master].wake_up();
2239       }
2240
2241       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2242       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2243       for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2244       allFinished = (i == activeThreads);
2245
2246       if (allFinished)
2247       {
2248           // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2249           // be sure sp->lock has been released before to return.
2250           lock_grab(&(sp->lock));
2251           lock_release(&(sp->lock));
2252
2253           // In helpful master concept a master can help only a sub-tree, and
2254           // because here is all finished is not possible master is booked.
2255           assert(threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE);
2256
2257           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2258           return;
2259       }
2260   }
2261 }